[发明专利]一种同步整流线圈结构

说明书

本发明提供一种同步整流线圈结构，包括原边线圈、副边线圈和驱动线圈，所述原边线圈、副边线圈和驱动线圈配合组成同步整流线圈，所述原边线圈由内线圈和外线圈两个线圈组成，副边线圈由同样结构的另一组内线圈和外线圈两个线圈组成，驱动线圈由一个线圈组成。原边侧双线圈结构可以将原边电流平均分流到两个线圈内，降低原边线圈的电流承受量，提升了能量密度；副边侧带中心抽头的线圈结构为后级实现全波整流提供了基础，整流二极管更换为MOSFET开关管，进一步降低了导通损耗；开关管驱动信号可由驱动线圈提供，无需再增加额外的驱动电路；从空间利用率和传输效率和功率上都得到了大大的提升。

技术领域

本发明涉及无线供电线圈技术领域，尤其涉及一种同步整流线圈结构。

背景技术

近年来，随着科技的迅猛发展，越来越多的工厂实现无人化，用更加精准和高效的机器人取代传统人力，这不仅提高了生产水平，同时也大大减少了高危环境下发生人身事故的概率，是一项国家大力支持发展的领域。但是由于机器人的造价高昂，在定期对机器人进行零部件检查和替换的时候，各模块之间有线连接的方式很不利于实现模块化操作，而无线供电技术允许通过磁场在相对大的气隙上实现电能从发射端到负载的无线功率传输，由于没有直接的物理接触，相比较传统有线方式更利于实现模块化组装和更换，因此这种无线供电方式正在逐步取代传统有线供电方式。总观全球学者对无线供电的研究，主要分为磁感应耦合式、谐振耦合式、微波辐射等传输方式，由于机器人或其他模块化设备之间都是紧密连接的，并不需要长距离的传输能量，因此磁感应耦合方式更适合模块化产品之间的供电，但是制约该方式无线供电发展的主要因素还是系统的效率和功率太低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种同步整流线圈结构，不仅可以充分利用线圈空间，增大系统耦合系数，同时也可以用MOSFET代替整流二极管，且驱动电压由驱动线圈提供，无需额外电路，从而提升系统整体效率，可提高大功率下线圈之间的耦合系数，并可以实现副边侧同步整流，提高系统的效率。

本发明提供一种同步整流线圈结构，包括原边线圈、副边线圈和驱动线圈，所述原边线圈、副边线圈和驱动线圈配合组成同步整流线圈，所述原边线圈由内线圈和外线圈两个线圈组成，副边线圈由同样结构的另一组内线圈和外线圈两个线圈组成，驱动线圈由一个线圈组成。

进一步改进在于：所述原边线圈为双线圈并联结构，内外两个线圈的感应电压近似相等；副边线圈为双线圈串联带中心抽头结构，内外两个线圈的感应电压近似相等。

进一步改进在于：所述驱动线圈为单线圈结构，驱动线圈为单线圈结构，线圈直径不超过接收线圈直径，驱动线圈的布局贴在副边线圈的范围之内，其直径大小和紧密程度取决于实际系统功率需求而确定。

进一步改进在于：所述驱动线圈的布局范围为原边线圈和副边线圈之间的范围。

进一步改进在于：当系统原边电压过大时，减小驱动线圈直径并采用稀疏结构；当系统原边电压较低时，增大驱动线圈直径并采用紧密结构。

进一步改进在于：所述驱动线圈与原边侧接收线圈的耦合方式为异名端耦合。

当系统功率和线圈面积发生变化的时候，双线圈的内外圈匝数比需要进行合理设计，应当保持接收侧内外两线圈所感应到的电压近乎一致。

整流侧用MOSFET开关管取代传统整流二极管，开关管驱动信号由驱动线圈提供，不需要再额外增加驱动电路。

驱动线圈驱动电压应能达到MOSFET开关管的开通阈值电压，但不能超过开关管的最大驱动电压，当系统原边发射线圈电压提升以后，减少驱动线圈匝数或者半径；当系统原边发射线圈电压减小以后，增大驱动线圈匝数或者半径。